苦草在水体净化中的最佳种植密度是多少？

苦草作为一种多年生的无茎、丛生草本植物，是最常见的沉水植物之一，其具有耐受性强、光补偿点低、繁殖能力强等优点，常被作为富营养化湖泊中沉水植被恢复重建的先锋物种。其不仅对湖水有过滤作用，而且具有阻拦并吸收、转化、积累输入的部分有机物及营养盐，有利于水体自净、营养盐及有机物收支平衡、抑制浮游植物的产生等作用;然而，对于人工景观水体而言，苦草种植密度的不合理，将会产生相反的效果，如广西大学校内景观湖 (镜湖) 为例，湖中就是以种植苦草来净化水体，可是苦草种植密度过高时，湖面上将会漂浮很厚一层的腐烂枝叶，常需要人工清理，这不仅达不到水体净化美观的效果，还会导致水体一定程度的恶化，因此，合理密度的苦草种植对人工水体的水质净化和人文观赏具有至关重要的作用。

苦草

苦草种植密度的合理性、适用性在一定程度上影响着水体水质的净化程度。本文根据广西大学电气工程学院的付旭生、艾矫燕、秦叶海等所做的基于人工水体的苦草种植密度适用性优化探究的室内水体培养实验，结合水体中各水质参数的数据分析，运用层次分析法，得出不同苦草密度水质优化的适用性分析案例，证实了层次分析法在苦草种植密度适用性优化分析中的合理性、有效性。最后通过非线性约束优化方法，得出水体中苦草种植密度的优化结果，从而提高人工水体污染治理的合理性和科学性，为促进人工水体生态系统治理提供参考。

实验内容

①试验概述

本次室内的草、藻型人工水体培养试验分为两个阶段进行：第一阶段为苦草对水体净化效果的探究性试验，本实验分为三个试验水缸，分别命名为A号、B号、C号试验箱。第二阶段为探究在不同苦草种植密度下人工水体的水质状况，即水体的净化效果情况，本实验分为四个试验水缸，分别命名为1号、2号、3号、4号试验箱。

② 材料

第一阶段实验以苦草作为实验材料，所需苦草取自广西大学校园景观湖 (镜湖) ，保留根部及向上20 cm叶片，苦草均选择长势良好，长势基本一致的植株培养在室内玻璃缸中待用。实验所需的水体采自同一景观湖 (镜湖) ，泥土采自苦草采集地原位泥土。

第二阶段实验苦草采自广西大学景观湖 (镜湖) ，选择长势良好，长势基本一致的植株，保留根部及向上20 cm叶片培养在室内玻璃缸中待用。水体和底泥取自广西大学一富营养化人工湖，底泥经筛选、过滤后待用。

③方法

为避免复杂的外界条件因素和人类活动对苦草和藻类生长的干扰，本实验采用在室内培养的方案。第一阶段设3个试验组，采用玻璃缸的规格为60 cm×40 cm×60 cm, A号箱仅置入湖水;B号箱为10 cm厚的底泥中缓慢加入40 cm深湖水;C号箱为10 cm厚的底泥中加入40 cm深湖水后静置一天，隔天植入苦草18株。置入的湖水均用13号的浮游生物网过滤，底泥呈黑色。设置光照强度为500μmol/ (m2·s) ，光暗比为12 h∶12 h，光照时间段为8:00至20:00，进行同一管理。

第二阶段实验设4个试验组，每组实验均采用60 cm×50 cm×70 cm的玻璃缸做为培养箱，分为三个实验组和一个空白对照组：

1) 实验组：三个培养箱中均置于10 cm后底泥和50 cm高经13号浮游生物网过滤后的湖水，静置一天后，分别在各培养箱栽种10 (33.33株/m2) 、20 (66.66株/m2) 、30 (100株/m2) 株苦草。

2) 对照组：培养箱中置于10 cm后底泥和50 cm高经13号浮游生物网过滤后的湖水，不种植苦草。将对照组设为1号箱，将密度为33.33株/m2的培养箱设为2号箱，将密度为66.66株/m2的培养箱设为3号箱，将密度为100株/m2的培养箱设为4号箱，所有培养箱均设置光照强度为500μmol/ (m2·s) ，光暗比为12 h∶12 h，光照时间段为8:00至20:00，进行同一管理。

④ 样本采集和数据测定

第一阶段试验历时30天，第二阶段试验历时35天，每天14时对各个实验箱进行采样和测定。每次采样均取于20 cm深处的水做为样本，水温 (T) 、溶解氧 (DO) 、浊度 (Turbidity) 、电导率 (Cond) 、氧化还原电位 (ORP) 、叶绿素a (Chl-a) 、总溶解固体 (TDS) 、pH值均采用美国YSI公司的EXO2型多参数水质监测器进行测定;化学需氧量 (COD) 、总磷 (TP) 、总氮 (TN) 、氨氮 (NH4+-N) 则是根据实验室测定的水样参照《水和废水监测分析方法》 (第4版) [8]中相应的方法进行测定。第一阶段试验测得30×3组数据用于分析，第二阶段试验测得35×4组数据用于分析探究。